BR202020005830U2

BR202020005830U2 - ELECTRONIC DEVICE WITH DISTANCE MEASUREMENT SYSTEM AND PHYSICAL OBSTACLE ALERT TO ASSIST IN THE MOBILITY OF THE VISUALLY IMPAIRED

Info

Publication number: BR202020005830U2
Application number: BR202020005830-0U
Authority: BR
Inventors: João Wanderlei Rodrigues Sachet; Alessandro José Alves; Sirlei Leandro Da Silveira
Original assignee: João Wanderlei Rodrigues Sachet; Alessandro Jose Alves; Sirlei Leandro Da Silveira
Priority date: 2020-03-24
Filing date: 2020-03-24
Publication date: 2021-10-05

Abstract

dispositivo eletrônico com sistema de medição de distancia e alerta de obstáculos físicos para auxiliar na mobilidade dos deficientes visuais. é descrita um dispositivo eletrônico com sistema de medição de distancia e alerta de obstáculos físicos para auxiliar na mobilidade dos deficientes visuais, objeto do presente modelo de utilidade, tem como objetivo resolver os inconvenientes descritos no estado da técnica através de um dispositivo eletrônico dotado por um sensor de distância ultrassônico (11) para detecção de obstáculos interligados e gerenciados por um microcontrolador (10), que avisa o usuário através de um motor de vibração ou sinal sonoro de maior ou menor intensidade, de acordo com a aproximação gradual de algum obstáculo. a forma construtiva deste dispositivo permite sua instalação em variada gama de produtos e acessórios, como por exemplo: capacetes, chapéu, bonés, viseiras, pulseiras, colares, tiaras ou suportes transportados na mão do usuário, mantendo o objetivo assistivo às pessoas com deficiência visual. este dispositivo garante uma melhor autonomia às pessoas com deficiência visual.electronic device with a distance measurement system and warning of physical obstacles to assist the mobility of the visually impaired. An electronic device is described with a distance measurement system and warning of physical obstacles to assist in the mobility of the visually impaired, the object of this utility model, aims to solve the inconveniences described in the state of the art through an electronic device equipped with a ultrasonic distance sensor (11) for detecting obstacles interconnected and managed by a microcontroller (10), which warns the user through a vibration motor or sound signal of greater or lesser intensity, according to the gradual approach of an obstacle. the constructive form of this device allows it to be installed on a wide range of products and accessories, such as: helmets, hats, caps, visors, bracelets, necklaces, headbands or supports carried in the user's hand, maintaining the assistive objective for people with visual impairments . This device guarantees better autonomy for people with visual impairments.

Description

ELECTRONIC DEVICE WITH DISTANCE MEASUREMENT SYSTEM AND PHYSICAL OBSTACLE ALERT TO ASSIST IN THE MOBILITY OF THE VISUALLY IMPAIRED

Application Field of the Utility Model

[01] O presente modelo de utilidade descreve um dispositivo com sistema eletrônico que utiliza um sensor para identificar obstáculos e alertar as pessoas com deficiência visual de um perigo eminente auxiliando na mobilidade e reduzindo os riscos de colisão. Mais especificamente compreende um dispositivo eletrônico que utiliza sensor com tecnologia ultrassom para identificar obstáculos que estão em alturas a partir de 1 (um) metro acima do solo e com distâncias de alcance programadas a partir de 0,5 metros até 2,0 metros, alertando o usuário através de um sinal motor vibratório e/ou sinal sonoro.[01] This utility model describes a device with an electronic system that uses a sensor to identify obstacles and alert people with visual impairments of an imminent danger, aiding mobility and reducing the risk of collision. More specifically, it comprises an electronic device that uses a sensor with ultrasound technology to identify obstacles that are at heights from 1 (one) meter above the ground and with programmed range distances from 0.5 meters to 2.0 meters, warning the user through a vibrating motor signal and/or audible signal.

[02] A forma construtiva deste dispositivo permite sua instalação em variada gama de produtos e acessórios, como por exemplo: chapéu, bonés, viseiras ou suportes transportados na mão do usuário, também utilizado em EPIs como capacete onde o labore for de baixa intensidade de luz. Este dispositivo garante uma melhor autonomia às pessoas com deficiência visual.[02] The constructive form of this device allows its installation in a wide range of products and accessories, such as: hat, caps, visors or supports carried in the user's hand, also used in PPE as a helmet where the labor is of low intensity light. This device guarantees better autonomy for people with visual impairments.

Utility Model Background

[03] No Brasil, segundo o senso do IBGE 2010, existem 528.624 pessoas cegas. Já em nível mundial, conforme a revista The Lancet, há projeção de que no ano de 2020 haja 38,5 milhões de cegos e em 2050 esse número chegue a 114, 6 milhões.[03] In Brazil, according to the IBGE 2010, there are 528,624 blind people. On a global level, according to The Lancet magazine, it is projected that in 2020 there will be 38.5 million blind people and in 2050 this number will reach 114.6 million.

[04] Para deficiências visuais moderadas e graves, as estimativas eram de 237,1 milhões de pessoas em 2020 e de 587,6 milhões de pessoas em 2050, de acordo com a revista cientifica The Lancet que é uma das mais antigas, conhecidas e prestigiadas revistas médicas do mundo.[04] For moderate and severe visual impairments, the estimates were 237.1 million people in 2020 and 587.6 million people in 2050, according to the scientific journal The Lancet which is one of the oldest, known and most prestigious medical journals in the world.

[05] Em pesquisa realizada foi identificado que o uso da Bengala é o recurso mais utilizado para Orientação e Mobilidade das Pessoas com Deficiencia Visual, no entanto essa ferramenta que visa identificar obstáculos a nível de solo deixa a cabeça e parte superior do corpo desprotegidos de colisões contra obstáculos suspensos.[05] In a research carried out, it was identified that the use of a cane is the most used resource for Orientation and Mobility of People with Visual Impairment, however this tool that aims to identify obstacles at ground level leaves the head and upper body unprotected from collisions with suspended obstacles.

[06] Portanto, visando resolver estes inconvenientes, o presente inventor, desenvolveu um dispositivo que pode ser acoplado a diversos acessórios utilizados comumente, como bonés, chapéus, capacetes, mochilas, tiaras, colares entre outras, de modo que através dos sensores do dispositivo identifiquem os obstáculos que estejam na frente do usuário ao nível da cabeça, e com um alerta o usuário possa desviar e evitar a colisão..[06] Therefore, aiming to solve these inconveniences, the present inventor developed a device that can be coupled to several commonly used accessories, such as caps, hats, helmets, backpacks, tiaras, necklaces, among others, so that through the device's sensors identify the obstacles that are in front of the user at head level, and with an alert the user can dodge and avoid the collision..

[07] Uma pesquisa realizada no estado da técnica identificamos diversos documentos que descrevem disposições construtivas em dispositivos eletrônicos assistivos, onde podemos destacar os seguintes documentos:[07] A survey carried out in the state of the art identified several documents that describe constructive provisions in assistive electronic devices, where we can highlight the following documents:

[08] O documento WO200546542 descreve um dispositivo para medir a distância por meio de um sensor ultrassônico e transmitir as informações na frente do sensor para uma pessoa com deficiência visual por meio de uma pluralidade de elementos estimuladores de nervos que respondem à distância e um elemento estimulador de nervos para alarme.[08] The document WO200546542 describes a device for measuring distance by means of an ultrasonic sensor and transmitting information in front of the sensor to a person with visual impairment through a plurality of distance-responsive nerve stimulating elements and an element nerve stimulator for alarm.

[09] O documento CN201304033 descreve um chapéu de guia que compreende um corpo de chapéu que é um módulo eletrônico montado dentro do corpo de chapéu, dotado por um microprocessador, um conversor analógico-digital, um conversor digital-analógico, um filtro, um transmissor ultrassónico, um receptor ultrassônico, um comutador e uma fonte de alimentação.[09] The document CN201304033 describes a guide hat comprising a hat body that is an electronic module mounted inside the hat body, equipped with a microprocessor, an analog-digital converter, a digital-analog converter, a filter, a ultrasonic transmitter, an ultrasonic receiver, a switch and a power supply.

[010] Estes documentos citados no estado da técnica descrevem uma forma construtiva dotada por diversos componentes que dificultam sua aplicação e encarecem o produto final, de modo a inviabilizar a aplicação do produto junto aos deficientes visuais.[010] These documents cited in the prior art describe a constructive form endowed with several components that make its application difficult and make the final product more expensive, so as to make the application of the product unfeasible with the visually impaired.

[011] Desta forma, é objeto do presente modelo de utilidade, um dispositivo eletrônico com sistema de medição de distancia e alerta de obstáculos físicos para auxiliar na mobilidade dos deficientes visuais que compreende um dispositivo eletrônico dotado por um sensor de distância ultrassônico e um sensor de distância laser com tecnologia (ToF) para detecção de obstáculos, que avisa o usuário através de um motor de vibração ou sinal sonoro de maior ou menor intensidade, de acordo com a aproximação gradual de algum obstáculo. Esse equipamento também está provido tanto, de um microchip de giroscópio e acelerômetro como, de um chip Bluetooth. A forma construtiva deste dispositivo permite sua instalação em variada gama de produtos e acessórios, como por exemplo: chapéu, bonés, viseiras ou suportes transportados na mão do usuário, mantendo o objetivo assistivo às pessoas com deficiência visual. Este dispositivo garante uma melhor autonomia às pessoas com deficiência visual.[011] Thus, the object of this utility model is an electronic device with a distance measurement system and warning of physical obstacles to assist in the mobility of the visually impaired, comprising an electronic device equipped with an ultrasonic distance sensor and a sensor laser distance with technology (ToF) for detection of obstacles, which warns the user through a vibration motor or sound signal of greater or lesser intensity, according to the gradual approach of an obstacle. This equipment is also provided with both a gyroscope and accelerometer microchip and a Bluetooth chip. The constructive form of this device allows its installation in a wide range of products and accessories, such as: hat, caps, visors or supports carried in the user's hand, maintaining the objective of assisting people with visual impairments. This device guarantees better autonomy for people with visual impairments.

Utility Model Summary

[012] Tais características promovem maior facilidade de locomoção, reduzindo os custos de produção e melhorando a eficiência, quando comparado com os documentos do estado da técnica.[012] Such characteristics promote greater ease of movement, reducing production costs and improving efficiency, when compared to prior art documents.

[013] É característica do modelo de utilidade um dispositivo eletrônico com sistema de medição de distancia e alerta de obstáculos físicos para auxiliar na mobilidade dos deficientes visuais que provê um microcontrolador dotado por sensores e por um dispositivo vibratório que informa o usuário ao se aproximar de um objeto.[013] A feature of the utility model is an electronic device with a distance measurement system and warning of physical obstacles to assist in the mobility of the visually impaired that provides a microcontroller equipped with sensors and a vibrating device that informs the user when approaching An object.

[014] É característica do modelo de utilidade um dispositivo eletrônico com sistema de medição de distancia e alerta de obstáculos físicos para auxiliar na mobilidade dos deficientes visuais que provê um microcontrolador dotado por sensores e por um dispositivo de alto-falante que informa o usuário ao se aproximar de um objeto.[014] A feature of the utility model is an electronic device with a distance measurement system and warning of physical obstacles to assist in the mobility of the visually impaired that provides a microcontroller equipped with sensors and a loudspeaker device that informs the user to the approaching an object.

[015] É característica do modelo de utilidade um dispositivo eletrônico com sistema de medição de distancia e alerta de obstáculos físicos para auxiliar na mobilidade dos deficientes visuais que provê uma bateria que permite a alimentação de todo o dispositivo, de modo que a bateria é recarregável.[015] It is characteristic of the utility model an electronic device with a distance measurement system and warning of physical obstacles to assist in the mobility of the visually impaired, which provides a battery that allows the power of the entire device, so that the battery is rechargeable .

[016] É característica do modelo de utilidade um dispositivo eletrônico com sistema de medição de distancia e alerta de obstáculos físicos para auxiliar na mobilidade dos deficientes visuais que provê uma bateria recarregável que informa o usuário quando esta com baixa carga.[016] It is characteristic of the utility model an electronic device with a distance measurement system and warning of physical obstacles to assist in the mobility of the visually impaired that provides a rechargeable battery that informs the user when it has a low charge.

[017] É característica do modelo de utilidade um dispositivo eletrônico com sistema de medição de distancia e alerta de obstáculos físicos para auxiliar na mobilidade dos deficientes visuais que provê um módulo de múltiplos chips dotado por um acelerômetro e um giroscópio capaz de medir a aceleração e rotação de um corpo nos três eixos coordenados, sendo que a função é dar ao usuário o posicionamento correto do dispositivo eletrônico.[017] A feature of the utility model is an electronic device with a distance measurement system and warning of physical obstacles to assist in the mobility of the visually impaired that provides a multiple-chip module equipped with an accelerometer and a gyroscope capable of measuring acceleration and rotation of a body in the three coordinated axes, the function of which is to give the user the correct positioning of the electronic device.

[018] É característica do modelo de utilidade um dispositivo eletrônico com sistema de medição de distancia e alerta de obstáculos físicos para auxiliar na mobilidade dos deficientes visuais que provê um modulo que permite medir com precisão quanto tempo leva para emissão de pulsos.[018] It is characteristic of the utility model an electronic device with a distance measurement system and warning of physical obstacles to assist in the mobility of the visually impaired that provides a module that allows you to accurately measure how much time it takes to issue pulses.

[019] É característica do modelo de utilidade um dispositivo eletrônico com sistema de medição de distancia e alerta de obstáculos físicos para auxiliar na mobilidade dos deficientes visuais que provê um modulo de comunicação sem fio com baixo consumo de energia onde é possível fazer a transmissão de dados entre dispositivos.[019] A feature of the utility model is an electronic device with a distance measurement system and warning of physical obstacles to assist in the mobility of the visually impaired that provides a wireless communication module with low energy consumption where it is possible to transmit data between devices.

[020] É característica do modelo de utilidade um dispositivo eletrônico com sistema de medição de distancia e alerta de obstáculos físicos para auxiliar na mobilidade dos deficientes visuais que provê um sensor de distância ultrassónico e um sensor de distância laser e/ou uma microcâmera de vídeo bem como, um chip com acelerômetro e giroscópio e um módulo Bluetooth, além disso, permite a utilização de um magnetrômetro e sensor de temperatura.[020] A feature of the utility model is an electronic device with a distance measurement system and warning of physical obstacles to assist in the mobility of the visually impaired, which provides an ultrasonic distance sensor and a laser distance sensor and/or a micro video camera as well as a chip with accelerometer and gyroscope and a Bluetooth module, in addition, it allows the use of a magnetrometer and temperature sensor.

[021] É característica do modelo de utilidade um dispositivo eletrônico com sistema de medição de distancia e alerta de obstáculos físicos para auxiliar na mobilidade dos deficientes visuais que provê um dispositivo eletrônico que mede e informa ao usuário os valores das distâncias, a aceleração, a rotação, o nivelamento, os ponto cardiais, a temperatura, etc seja através de voz, de bipes, vibrações ou qualquer interface de comunicação a pessoa com deficiência visual.[021] A feature of the utility model is an electronic device with a distance measurement system and warning of physical obstacles to assist in the mobility of the visually impaired, which provides an electronic device that measures and informs the user of the values of distances, acceleration, and rotation, leveling, cardinal points, temperature, etc. whether through voice, beeps, vibrations or any communication interface to the visually impaired person.

[022] É característica do modelo de utilidade um dispositivo eletrônico com sistema de medição de distancia e alerta de obstáculos físicos para auxiliar na mobilidade dos deficientes visuais que provê um dispositivo que informa o usuário por meio sonoro ou vibracional que há um objeto obstrutivo em seu caminho, onde leva o usuário de imediato.[022] A feature of the utility model is an electronic device with a distance measurement system and a warning of physical obstacles to assist in the mobility of the visually impaired that provides a device that informs the user through sound or vibration that there is an obstructive object in his/her path, where it takes the user right away.

[023] É característica do modelo de utilidade um dispositivo eletrônico com sistema de medição de distancia e alerta de obstáculos físicos para auxiliar na mobilidade dos deficientes visuais que provê um dispositivo que apresenta uma construtividade compacta que permite sua versatilidade e comodidade de utilização em uma variada gama de coberturas ou outros tipos de vestuários.[023] A feature of the utility model is an electronic device with a distance measurement system and warning of physical obstacles to assist in the mobility of the visually impaired that provides a device that features a compact construction that allows its versatility and convenience of use in a variety of range of covers or other types of garments.

Description of the drawings

[024] A fim de melhor descrever as características técnicas do dispositivo eletrônico com sensor de obstáculo para auxiliar pessoas com deficiência visual em sua locomoção, são apresentadas as figuras a seguir relacionadas:[024] In order to better describe the technical characteristics of the electronic device with an obstacle sensor to assist people with visual impairments in their locomotion, the following figures are presented:

[025] A figura 1 apresenta a vista esquemática do dispositivo eletrônico, detalhando seus componentes internos e a forma de interligação.[025] Figure 1 shows the schematic view of the electronic device, detailing its internal components and the form of interconnection.

[026] A figura 2 apresenta a vista da representação de funcionamento do sensor de distancia e a forma de leitura quando identifica um objeto.[026] Figure 2 presents the view of the representation of the distance sensor operation and the way of reading when it identifies an object.

[027] A figura 3 apresenta um exemplo de aplicação do botão liga/desliga.[027] Figure 3 presents an example of application of the on/off button.

[028] A figura 4 apresenta a vista do dispositivo aplicado ao boné, detalhando em sua porção frontal os sensores.[028] Figure 4 shows the view of the device applied to the cap, detailing the sensors in its front portion.

[029] A figura 5 apresenta a vista interna da caixa de controle e bateria.[029] Figure 5 shows the internal view of the control box and battery.

[030] A figura 6 apresenta a vista da placa instalada na parte interna do boné, detalhando sua aplicação.[030] Figure 6 shows the view of the plate installed on the inside of the cap, detailing its application.

[031] É importante salientar que a figura e as descrições realizadas não possuem o condão de limitar as formas, as dimensões, as configurações, os modelos, as marcas dos componentes de execução do conceito inventivo ora proposto, mas sim de ilustrar e tornar compreensíveis as inovações conceituais reveladas neste modelo de utilidade.[031] It is important to point out that the figure and the descriptions carried out do not have the power to limit the shapes, dimensions, configurations, models, the marks of the execution components of the inventive concept proposed herein, but rather to illustrate and make comprehensible the conceptual innovations revealed in this utility model.

[032] Desse modo, as descrições e imagens devem ser interpretadas de forma ilustrativa e não limitativa, podendo existir outras formas equivalentes ou análogas de implementação do conceito inventivo ora revelado e que não fujam do espectro de proteção delineado neste modelo de utilidade.[032] Thus, the descriptions and images must be interpreted in an illustrative and non-limiting way, and there may be other equivalent or analogous ways of implementing the inventive concept now revealed and that do not stray from the spectrum of protection outlined in this utility model.

Detailed Description of the Utility Model

[033] O dispositivo eletrônico com sistema de medição de distancia e alerta de obstáculos físicos para auxiliar na mobilidade dos deficientes visuais, objeto do presente modelo de utilidade, compreende uma fonte com entrada de corrente contínua, representada por uma bateria (1), dita fonte de alimentação que possui tanto a função de alimentação da placa microcontroladora (10) como o fornecimento de tensão para o divisor de tensão (5).[033] The electronic device with a distance measurement system and physical obstacles alert to assist in the mobility of the visually impaired, object of this utility model, comprises a source with direct current input, represented by a battery (1), called power supply that has both the power function of the microcontroller board (10) and the supply of voltage to the voltage divider (5).

[034] O divisor de tensão (5) é composto por dois resistores (5a) e (5b), sendo os dois resistores com valor de 10k Ohms. O resistor (5a) tem um dos seus terminais ligados ao polo negativo da bateria (1) e o outro resistor (5b) tem um dos seus terminais ligado, passando pelo botão (3), ao positivo da bateria (1). A junção dos terminais em comum do divisor de tensão (5) são ligados à porta analógica A7 da placa microcontroladora (10).[034] The voltage divider (5) is composed of two resistors (5a) and (5b), with the two resistors having a value of 10k Ohms. The resistor (5a) has one of its terminals connected to the negative battery pole (1) and the other resistor (5b) has one of its terminals connected, passing through the button (3), to the positive battery (1). The junction of the common terminals of the voltage divider (5) are connected to the analog port A7 of the microcontroller board (10).

[035] Para a alimentação da placa microcontroladora (10), o polo positivo da bateria (1) é ligado, intermediado pelo botão (3), no terminal Vin da placa microcontroladora (10). Já o terminal negativo da bateria(1) é ligado ao Gnd da placa microcontroladora (10).[035] For the power supply of the microcontroller board (10), the positive pole of the battery (1) is turned on, intermediated by the button (3), on the terminal Vin of the microcontroller board (10). The negative battery terminal (1) is connected to the Gnd of the microcontroller board (10).

[036] O polo positivo da bateria (1) está ligada ao contato da chave liga/desliga e o outro terminal ligado tanto, ao contato Vin da placa microcontroladora (10) como, no terminal do resistor (5b) do divisor de tensão (5).[036] The positive pole of the battery (1) is connected to the contact of the on/off switch and the other terminal connected both to the Vin contact of the microcontroller board (10) and to the resistor (5b) terminal of the voltage divider ( 5).

[037] O micro motor tipo vibracall (4) tem um dos terminais ligados ao Gnd a placa microcontroladora (10) e o outro terminal ligado a porta D2 da placa microcontroladora (10).[037] The vibracall micromotor (4) has one of the terminals connected to the Gnd the microcontroller board (10) and the other terminal connected to the D2 port of the microcontroller board (10).

[038] O sensor de distância TOF VL53L0X possui quatro terminais; Gnd, SCL, SDA e Vcc. O terminal Gnd do sensor é ligado ao terminal Gnd da placa microcontroladora (10).[038] The TOF VL53L0X distance sensor has four terminals; Gnd, SCL, SDA and Vcc. The Gnd terminal of the sensor is connected to the Gnd terminal of the microcontroller board (10).

[039] O contato SCL do sensor é ligado ao contato A5 da placa microcontroladora (10). O contato SDA do sensor é ligado ao contato A4 da placa microcontroladora (10). O terminal Vcc do sensor é ligado ao contato 5vcc da placa microcontroladora (10). O terminal Gnd do sensor é ligado ao terminal Gnd da placa microcontroladora (10).[039] The sensor's SCL contact is connected to the A5 contact of the microcontroller board (10). The sensor's SDA contact is connected to the A4 contact of the microcontroller board (10). The sensor's Vcc terminal is connected to the microcontroller board's 5vdc contact (10). The Gnd terminal of the sensor is connected to the Gnd terminal of the microcontroller board (10).

[040] O sensor de distância (11) possui quatro terminais; Gnd, Echo, Trig e Vcc. O terminal Gnd do sensor é ligado ao terminal Gnd da placa microcontroladora (10).[040] The distance sensor (11) has four terminals; Gnd, Echo, Trig and Vcc. The Gnd terminal of the sensor is connected to the Gnd terminal of the microcontroller board (10).

[041] O terminal Echo do sensor é ligado ao contato D11 da placa microcontroladora (10). O terminal Trig do sensor é ligado ao contato D10 da placa microcontroladora (10). O terminal Vcc do sensor é ligado ao contato 5vcc da placa microcontroladora (10).[041] The sensor's Echo terminal is wired to the D11 contact of the microcontroller board (10). The Trig terminal of the sensor is connected to the D10 contact of the microcontroller board (10). The sensor's Vcc terminal is connected to the microcontroller board's 5vdc contact (10).

[042] O dispositivo eletrônico é equipado com um sensor de distância ultrassônico (11) um módulo Bluetooh. E dependendo da versão do módulo MPU,[042] The electronic device is equipped with an ultrasonic distance sensor (11) and a Bluetooth module. And depending on the MPU module version,

[043] A placa microcontroladora utilizada na figura 1 e no protótipo é o Arduíno nano (10), mas não excludente de outro tipo de micro controlador de semelhantes características eletrônicas. A alimentação da placa microcontroladora (10) deve ser por fonte, preferencialmente, de corrente contínua, preferencialmente, entre 7 a 12 volts e corrente mínima de 250mA mas, não excludente de outro microcontrolador tanto, com valores menores para a tensão de alimentação como, de diminutas dimensões.[043] The microcontroller board used in figure 1 and in the prototype is the Arduino nano (10), but not excluding another type of microcontroller with similar electronic characteristics. The power supply of the microcontroller board (10) must be from a source, preferably of direct current, preferably between 7 to 12 volts and a minimum current of 250mA, but not exclusive of other microcontrollers, with lower values for the supply voltage such as, of tiny dimensions.

[044] Um divisor de tensão (5), composto por dois resistores, um resistor de 10k ohms (5a), ligado no polo negativo da bateria (1) e, o outro, de 10k ohms (5b), ligado ao polo positivo da bateria, mas não excludente de resistores com valores maiores ou menores, desde que mantenham a relação da divisão do sinal de tensão de entrada com o sinal de saída, dada pela formula VOUT= VIN (R2/(R1 + R1)). Já os terminais com ligação em comum do divisor de tensão são ligados à porta analógica da placa microcontroladora (10).[044] A voltage divider (5), consisting of two resistors, a 10k ohm resistor (5a), connected to the negative battery pole (1) and the other 10k ohm resistor (5b), connected to the positive pole of the battery, but not excluding resistors with higher or lower values, as long as they maintain the ratio of the division of the input voltage signal with the output signal, given by the formula VOUT=VIN (R2/(R1 + R1)). The terminals with common connection of the voltage divider are connected to the analog port of the microcontroller board (10).

[045] A função do divisor de tensão é ler o nível de tensão da bateria, avisando o usuário que a bateria precisa ser recarregada. Quando a bateria está em nível crítico o microcontrolador avisa o usuário por meio de uma vibração, apito diferenciado, fala ou qualquer outra forma de comunicação ao usuário cego.[045] The function of the voltage divider is to read the voltage level of the battery, warning the user that the battery needs to be recharged. When the battery is at a critical level, the microcontroller notifies the user through a vibration, differentiated whistle, speech or any other form of communication to the blind user.

[046] O dispositivo em apresentação dispõe de um circuito eletrônico para detecção e alerta de obstáculo que utiliza a tecnologia de sensoriamento para presenciar corpos estruturados, por meio de aquisição de dados espaciais através de uma simples fórmula. Distância = [Tempo Echo em nível alto * Velocidade do Som] / 2.[046] The device in presentation has an electronic circuit for detection and warning of obstacles that uses the sensing technology to witness structured bodies, through the acquisition of spatial data through a simple formula. Distance = [Tempo Echo at high level * Speed of Sound] / 2.

[047] O sensor ultrassónico HC-SR04 (11) usa o sonar para determinar à distância de um objeto, como golfinhos e morcegos fazem. Oferece excelente detecção de alcance sem contato com alta precisão e estável. A medida que o sensor se aproxima do obstáculo leituras precisas são realizadas no microcontrolador (10).[047] The ultrasonic sensor HC-SR04 (11) uses sonar to determine the distance of an object, as dolphins and bats do. Provides excellent non-contact range detection with high accuracy and stability. As the sensor approaches the obstacle, accurate readings are taken on the microcontroller (10).

[048] O sensor ultrassônico é alimentado com uma voltagem de tensão contínua próxima a 5vcc. Assim o pino Trigger dispara vários pulsos (explosões) de alta (5vcc) para pelo menos 10us, com isso o sensor vai transmitir 8 ciclo de frequência ultrassônica em 40kHz e aguarda a explosão ultrassônica refletida (por isso que a fórmula é dividida por 2.[048] The ultrasonic sensor is powered with a direct voltage voltage close to 5vdc. So the trigger pin triggers several high (5vdc) pulses (explosions) for at least 10us, with this the sensor will transmit 8 cycles of ultrasonic frequency at 40kHz and wait for the reflected ultrasonic explosion (that's why the formula is divided by 2.

[049] Com efeito, o sensor emitirá uma onda sonora que, ao encontrar um obstáculo, rebaterá de volta em direção ao módulo, sendo que o neste tempo de emissão e recebimento do sinal o pino Echo, antes baixo, agora ficará em nível alto com o recebimento do pulso refletido.[049] In effect, the sensor will emit a sound wave that, when encountering an obstacle, will bounce back towards the module, and in this time of emission and reception of the signal, the Echo pin, previously low, will now be at a high level with the receipt of the reflected pulse.

[050] Logo, o sensor calcula a distância que pode ser feita de acordo com o tempo em que o pino Echo permaneceu em nível alto após o pino Trigger ter sido colocado em nível alto. Esta operação não é afetada pela luz solar ou material preto como os telémetros Sharp são (embora acusticamente materiais como o pano, espuma, carpetes podem ser difíceis de detectar). Para ilustração desse pedido de patente utilizamos o modelo de sensor de distâncias HC-SR04 mas, outros modelos de sensores de distâncias ultrassônicos podem ser utilizados para o mesmo fim.[050] Therefore, the sensor calculates the distance that can be done according to the time the Echo pin remained at high level after the Trigger pin was placed at high level. This operation is unaffected by sunlight or black material as Sharp rangefinders are (although acoustically materials such as cloth, foam, carpet can be difficult to detect). To illustrate this patent application, we used the HC-SR04 distance sensor model, but other models of ultrasonic distance sensors can be used for the same purpose.

[051] O FlightSense VL53L0X (7) usa ST 's tecnologia para medir com precisão quanto tempo leva para emissão de pulsos de laser infravermelho luz classe 1 para atingir o objeto mais próximo e ser refletida de volta para um detector, por isso pode ser considerado um minúsculo, auto contido sistema de lidar este time-of-flight (TOF) medição permite que ele para determinar com precisão a distância absoluta para um alvo sem o objeto das refletância influenciando fortemente a medição. O sensor VL53L0 é alimentado com uma voltagem de tensão contínua próxima a 5vcc. Aliás, o sensor VL53L0 suprime o problema de absorção ou desvios de eco encontrado no sensor ultrassónico. Para ilustração desse pedido de patente utilizamos o modelo de sensor de distâncias VL53L0 mas, outros modelos de sensores de distâncias laser podem ser utilizados para o mesmo fim.[051] The FlightSense VL53L0X (7) uses ST's technology to accurately measure how long it takes for class 1 infrared laser light pulses to reach the nearest object and be reflected back to a detector, so it can be Considered a tiny, self contained handling system this time-of-flight (TOF) measurement allows it to accurately determine the absolute distance to a target without the object's reflectance heavily influencing the measurement. The VL53L0 sensor is powered with a direct voltage voltage close to 5vdc. Incidentally, the VL53L0 sensor suppresses the absorption problem or echo drift found in the ultrasonic sensor. For illustration of this patent application we used the VL53L0 distance sensor model, but other laser distance sensor models can be used for the same purpose.

[052] Do contrario, ao utilizar o dispositivo desse pedido de patente, os sensores de distância poderiam ficar inclinados para cima ou para baixo. Ao solucionar esse problema de inclinação com o giroscópio, o dispositivo alcança com eficácia seu objetivo principal isto é, detectar objetos a frente dos sensores de distância, evitando a colisão e com efeito lesões físicas, constrangimentos e gastos financeiros. A função acelerômetro é de desligar o dispositivo ou colocá-lo para dormir.[052] Otherwise, when using the device of this patent application, the distance sensors could be tilted up or down. By solving this tilt problem with the gyroscope, the device effectively achieves its main objective, that is, detecting objects in front of the distance sensors, avoiding collisions and, in effect, physical injuries, constraints and financial expenses. The accelerometer function is to turn off the device or put it to sleep.

[053] O usuário do dispositivo desse pedido, ao movimentar de maneira rápida e com certa força, pode ativar as duas funções supra citadas. Com efeito, maior economia de energia da bateria ou defeitos em caso de queda. Para ilustração desse pedido de patente utilizamos o modelo de giroscópio e acelerômetro MPU 6050 mas, outros modelos e versões podem ser utilizados para o mesmo fim. Aliás, algumas versões de MPU como, por exemplo, MPU-9250 podem, além da rotação e aceleração de um corpo, tanto, medir a temperatura como, medir o norte magnético num único pacote.[053] The user of the device of this order, when moving quickly and with a certain force, can activate the two functions mentioned above. Indeed, greater battery power savings or malfunctions in the event of a fall. To illustrate this patent application, we used the MPU 6050 gyroscope and accelerometer model, but other models and versions can be used for the same purpose. In fact, some versions of MPU, for example, MPU-9250 can, in addition to the rotation and acceleration of a body, both measure temperature and measure magnetic north in a single package.

[054] O módulo Bluetooth HC - 06 (9) é um módulo de comunicação sem fio com baixo consumo de energia onde é possível fazer a transmissão de dados entre dispositivos. A comunicação via Bluetooth já é amplamente utilizada, seja quando utilizamos fones de ouvido Bluetooth, ou quando precisamos enviar arquivos remotamente de um celular para o outro, por exemplo. A tensão de entrada do módulo é 5vcc.[054] The Bluetooth module HC - 06 (9) is a wireless communication module with low power consumption where it is possible to transmit data between devices. Communication via Bluetooth is already widely used, whether when we use Bluetooth headphones, or when we need to send files remotely from one cell phone to another, for example. The module input voltage is 5vdc.

[055] O Bluetooth para esse pedido de patente tem a função de enviar ou receber dados dos sensores e enviá-los a celulares ou computadores. Por exemplo, dados de distâncias dos sensores de distâncias, dados da aceleração, através do acelerômetro, dados de nivelamento, através do giroscópio, etc.[055] The Bluetooth for this patent application has the function of sending or receiving data from the sensors and sending it to cell phones or computers. For example, distance data from distance sensors, acceleration data through the accelerometer, leveling data through the gyroscope, etc.

[056] Para ilustração desse pedido de patente utilizamos o modelo Bluetooth HC - 06 mas, outros modelos podem ser utilizados para o mesmo fim.[056] For illustration of this patent application we use the Bluetooth model HC - 06 but, other models can be used for the same purpose.

[057] Vale assinalar que o dispositivo pode ser instalado em uma cobertura a altura da cabeça de maneira que, ao caminhar por uma calçada qualquer, não colidirá com nenhum objeto fixo, tais como postes, telefones públicos, coletivos, pessoas, etc. Aliás, o dispositivo eletrônico desse pode ser acoplado em variada gama de suportes mantendo o seu objetivo assistivo às pessoas com deficiência visual.[057] It is worth noting that the device can be installed in a cover at head height so that, when walking on any sidewalk, it will not collide with any fixed object, such as poles, public telephones, collectives, people, etc. In fact, this electronic device can be attached to a wide range of supports, maintaining its objective of assisting people with visual impairments.

[058] Também foi relatado pelo deficiente visual o qual testou o protótipo num boné que sua postura, isto é, o seu alinhamento postural melhorou pois, para o melhor desempenho do dispositivo, no caso instalado num boné, deve-se manter a aba do boné em paralelo com o piso para a melhor eficiência do dispositivo.[058] It was also reported by the visually impaired who tested the prototype in a cap that his posture, that is, his postural alignment improved because, for the best performance of the device, in the case installed in a cap, the flap of the cap must be maintained. cap in parallel with the floor for best device efficiency.

[059] O dispositivo também evitou o seu usuário a esbarrar com a bengala ou com o seu corpo em uma outra pessoa, evitando constrangimentos e danos a bengala.[059] The device also prevented its user from bumping the cane or his body against another person, avoiding embarrassment and damage to the cane.

[060] Aliás, são muitos os incidentes com a bengala entre o usuário e os transeuntes. Pois ocorre da bengala, muitas vezes, entrar nos raios das bicicletas ou entre as pernas dos pedestres. Em geral, as bengalas são danificadas mensalmente devido aqueles motivos supracitados e outros encontrados no dia a dia dos usuários da bengala.[060] Incidentally, there are many incidents with the cane between the user and passersby. It happens that the cane often enters the spokes of bicycles or between the legs of pedestrians. In general, canes are damaged monthly due to those reasons mentioned above and others found in the daily lives of cane users.

[061] Quanto mais próximo do obstáculo, maior ou mais intenso é o alerta vibracional ou sonoro de retorno. Inclusive, o dispositivo oferece várias distâncias de detecção de objetos.[061] The closer to the obstacle, the greater or more intense the vibrational or audible feedback alert. The device even offers various object detection distances.

[062] Para realizar a troca das distâncias de detecção o usuário apenas deve espalmar e, em ato contínuo, retirar a mão próximo aos sensores.[062] To perform the change of detection distances, the user must only flatten out and, continuously, withdraw the hand close to the sensors.

[063] Tratou-se, portanto, no presente relatório descritivo de uma nova concepção de dispositivo eletrônico com sensor de obstáculo ultrassônico, ou outro sensor de distância que apresenta, conforme se pode evidenciar pelas análises realizadas e figuras mostradas, construtivas e funcionais.[063] This descriptive report deals with a new conception of electronic device with an ultrasonic obstacle sensor, or other distance sensor that it presents, as evidenced by the analyzes carried out and the figures shown, constructive and functional.

[064] Alertamos que o sensor ultrassónico pode ter sua leitura de distância afetada por superfícies absorventes acústicas, por exemplo, carpetes, espumas, tapetes, paredes com superfícies rugosas. Essas superfícies provocam erros da leitura de distância o que provoca algum equívoco ao usuário.[064] We advise that the ultrasonic sensor may have its distance reading affected by acoustic absorbent surfaces, for example, carpets, foams, rugs, walls with rough surfaces. These surfaces cause errors in the distance reading, which causes some misunderstandings for the user.

[065] Para sanar o problema acima citado adicionamos um leitor de distância laser ou uma microcâmera de alta resolução com um software de leitura de malha 3D, ao circuito atual, reduzindo os problemas com as superfícies acima citadas. Aliá, com a adição de uma microcâmera informações de imagens podem ser repassadas a pessoa cega; informações provenientes da imagem com processamento por fotometria como, o relevo do solo, reconhecimento facial, formas cadastradas por exemplo, postes, orelhões, carros, arvores, corpos humanos, etc podem ser repassadas para o usuário em forma de vibração, voz ou qualquer outro meio de interface de linguagem em substituição a visão.[065] To solve the problem mentioned above, we added a laser distance reader or a high resolution microcamera with a 3D mesh reading software, to the current circuit, reducing the problems with the surfaces mentioned above. By the way, with the addition of a micro camera, image information can be transferred to the blind person; information from the image with photometric processing, such as soil relief, facial recognition, registered shapes for example, poles, payphones, cars, trees, human bodies, etc. can be passed on to the user in the form of vibration, voice or any other means of language interface in place of vision.

[066] Com toda a tecnologia afeita à microeletrônica, presentes na atualidade, não há uma integração destes recursos aplicados em dispositivos para auxílio de deficientes, em especial, um dispositivo eletrônico instalado em uma cobertura para a cabeça da pessoa deficiente visual, entretanto, nem só a eles, visto que se abre um leque de possibilidades tecnológicas para este setor tão importante da sociedade.[066] With all the technology related to microelectronics present today, there is no integration of these resources applied in devices to assist the disabled, in particular, an electronic device installed in a headgear for the visually impaired person, however, neither only to them, as it opens up a range of technological possibilities for this very important sector of society.

[067] Ao identificar um obstáculo, o dispositivo, sob qualquer forma ou aspecto, em sua nova forma tecnológico informa o usuário por meio sonoro ou vibracional que há um objeto obstrutivo em seu caminho, onde leva o usuário de imediato, a tomar uma solução sem a necessidade de utilizar o corpo como elemento de tato. É de se compreender assim que o dispositivo micro controlador sinalizador em questão é extremamente simples em sua construtividade, sendo, portanto, de fácil exequibilidade, porém, são obtidos excelentes resultados práticos e funcionais, oferecendo uma construtividade inovadora sobre os modelos conhecidos. Idealizado com desenho inovador, resulta em um conjunto harmônico, de aspecto bastante peculiar e, sobretudo característico, sendo que, além do aspecto construtivo, a invenção destaca-se pela sua versatilidade e comodidade de utilização em variada gama de coberturas ou outros tipos de vestuários.[067] Upon identifying an obstacle, the device, in any form or aspect, in its new technological form informs the user through sound or vibration that there is an obstructing object in its path, which prompts the user to immediately take a solution without the need to use the body as an element of touch. It is understandable that the signaling microcontroller device in question is extremely simple in its construction, being, therefore, easy to implement, however, excellent practical and functional results are obtained, offering an innovative constructivity over the known models. Conceived with an innovative design, it results in a harmonic set, with a very peculiar and, above all, characteristic appearance. In addition to the constructive aspect, the invention stands out for its versatility and convenience of use in a wide range of covers or other types of clothing .

[068] Tratou-se, portanto, no presente relatório descritivo, de uma nova concepção de dispositivo equipado com um sensor de distância ultrassónico e um sensor de distância laser e/ou uma microcâmera de vídeo bem como, um chip com acelerômetro e giroscópio, um módulo Bluetooth. E, dependendo da versão do módulo MPU, o mesmo pode acrescentar um magnetrômetro e sensor de temperatura.[068] It was, therefore, in this descriptive report, a new conception of a device equipped with an ultrasonic distance sensor and a laser distance sensor and/or a micro video camera as well as a chip with accelerometer and gyroscope, a Bluetooth module. And, depending on the MPU module version, it can add a magnetrometer and temperature sensor.

[069] O dispositivo eletrônico mede e informa ao usuário os valores das distâncias, a aceleração, a rotação, o nivelamento, os ponto cardiais, a temperatura, etc seja através de voz, de bipes, vibrações ou qualquer interface de comunicação a pessoa com deficiência visual.[069] The electronic device measures and informs the user of the values of distances, acceleration, rotation, leveling, cardinal points, temperature, etc. either through voice, beeps, vibrations or any communication interface to the person with Visual impairment.

Claims

ELECTRONIC DEVICE WITH DISTANCE MEASUREMENT SYSTEM AND PHYSICAL OBSTACLE ALERT TO AID IN THE MOBILITY OF THE VISUALLY IMPAIRED characterized by describing a structure equipped with a battery (1) and the power function of the microcontroller board (10) connected by wire to the button (3 ); the microcontroller (10) is interconnected to the ultrasonic distance sensor (11), to a vibracall micromotor (4) that emit signals to the user, said sensor (11) promotes the reading of obstacles and informs the microcontroller board that it uses instead informs the vibracall (4) and speaker (6); the electronic circuit allows detecting and alerting on obstacles through the use of sensing to witness structured bodies, so that the ultrasonic sensor (11) uses a sonar to determine the distance of an object, as the sensor approaches the obstacle accurate readings are taken on the microcontroller (10); it has several sensing distances, and the sensing distance choices are made by the user, using the distance sensor for this; wireless communication module with low power consumption where it is possible to transmit data between devices, having the function of sending or receiving data; with the application of these resources, this system creates a spatial coverage at head height so that, when walking on any sidewalk, it will not collide with any fixed object, such as poles, public telephones, collectives, people.

ELECTRONIC DEVICE WITH DISTANCE MEASUREMENT SYSTEM AND PHYSICAL OBSTACLE ALERT TO AID IN THE MOBILITY OF THE VISUALLY IMPAIRED, according to claim 1, characterized in that the sensor (11) emits a sound wave that, when encountering an obstacle, will bounce back on towards the module, and in this time of signal emission and reception, the Echo pin, before low, will now be at a high level with the reception of the reflected pulse.

ELECTRONIC DEVICE WITH DISTANCE MEASUREMENT SYSTEM AND PHYSICAL OBSTACLE ALERT TO AID IN THE MOBILITY OF THE VISUALLY IMPAIRED, according to claim 1, characterized in that the device detects objects in front of the distance sensors, avoiding collisions and with physical and physical injuries. the accelerometer function is to turn off the device or put it to sleep.

ELECTRONIC DEVICE WITH DISTANCE MEASUREMENT SYSTEM AND PHYSICAL OBSTACLE ALERT TO AID IN THE MOBILITY OF THE VISUALLY IMPAIRED, according to claim 1, characterized in that the electronic device of this device can be coupled to a wide range of supports, maintaining its objective of assisting people with Visual impairment.

ELECTRONIC DEVICE WITH DISTANCE MEASUREMENT SYSTEM AND PHYSICAL OBSTACLE ALERT TO ASSIST IN THE MOBILITY OF THE VISUALLY IMPAIRED, according to claim 1, characterized in that the closer to the obstacle, the greater or more intense the vibrational or audible return alert. The device even offers various object detection distances.

ELECTRONIC DEVICE WITH DISTANCE MEASUREMENT SYSTEM AND PHYSICAL OBSTACLE ALERT TO AID IN THE MOBILITY OF THE VISUALLY IMPAIRED, according to claim 1, characterized in that the device allows the user to change the detection distances, through the user's need to flatten and, continuously, withdraw your hand close to the sensors (11).